Устройство для разрушения минеральных и искусственных материалов - RU2198292C1

Чертежи

Показать все 11 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к инструменту для разрушения минеральных и искусственных материалов, и может быть использовано в исполнительных органах добычных и проходческих комбайнов при добыче полезных ископаемых и образовании выработок в грунте, а также в рабочих органах строительно-дорожных машин при строительстве и ремонте дорог.

Известен инструмент для разрушения минеральных и искусственных материалов, который содержит рабочую головку с закрепленной на ней вставкой из твердосплавного материала, имеющую форму тела вращения державку с проточкой для размещения зажимной втулки, с кольцевой посадочной поверхностью для установки защитного элемента в его рабочем положении и с концевой частью, выполненную из упругого материала разрезную зажимную втулку цилиндрической формы со стопорным элементам и защитный элемент со сквозным осевым отверстием (см. , например, заявку Германии (DE) 19630642, кл. Е 21 С 35/18, опубл. 05.02.98).

В известном устройстве для размещения державки в гнезде резцедержателя зажимную втулку деформируют путем приложения к устройству ударной нагрузки в осевом направлении. К недостаткам известного технического решения можно отнести большую трудоемкость работ по монтажу устройства в резцедержателе, которая обусловлена необходимостью обеспечения деформации зажимной втулки в стесненных условиях, а именно при замене вышедшего из строя устройства непосредственно на рабочем органе. Кроме того, указанное динамическое воздействие на зажимную втулку при монтаже устройства может привести к изменению ее геометрической формы, что может повлечет за собой нарушение условий свободного вращения державки в канале резцедержателя при эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является инструмент для разрушения минеральных и искусственных материалов, который содержит рабочую головку с закрепленной на ней вставкой из твердосплавного материала, имеющую форму тела вращения державку с проточкой для размещения зажимной втулки, с кольцевой посадочной поверхностью для установки защитного элемента в его рабочем положении и с концевой частью, выполненную из упругого материала разрезную зажимную втулку цилиндрической формы со стопорным элементом и установленный на зажимной втулке с возможностью осевого перемещения защитный элемент со сквозным осевым отверстием, диаметр которого превышает диаметр посадочной поверхности (см., например, заявку Германии (DE) 19720635, кл. Е 21 С 35/18, опубл. 19.11.98).

Известное техническое решение частично устраняет недостатки описанного выше аналога, поскольку исключает необходимость динамического воздействия на зажимную втулку при монтаже устройства. В данном случае зажимную втулку деформируют до размера, обеспечивающего ее свободный проход в канал резцедержателя, за счет надевания на нее защитного элемента. В таком состоянии устройство вставляют в гнездо резцедержателя и затем смещают защитный элемент на посадочную поверхность державки, освобождая тем самым зажимную втулку. Зажимная втулка под действием сил упругости расширяется в канале резцедержателя и фиксирует устройство в последнем. К недостаткам известного технического решения можно отнести необходимость достаточно сильной деформации зажимной втулки для получения такого диаметра, который был бы менее диаметра канала в резцедержателе. После такого сжатия в зажимной втулке появляются остаточные деформации, которые после снятия защитного элемента могут привести к тому, что зажимная втулка не будет достаточно надежно удерживать державку в резцедержателе. Предварительное сжатие при монтаже устройства и последующее расширение зажимной втулки могут привести к нарушению ее геометрической формы, что может привести к нарушению вращения державки в процессе эксплуатации.

Изобретение направлено на решение задачи по созданию такого инструмента для разрушения минеральных и искусственных материалов, который обеспечивал бы надежное крепление устройства в канале резцедержателя при одновременном обеспечении удобства монтажа устройства в условиях эксплуатации. Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения, заключается в снижении величины деформации зажимной втулки для монтажа устройства в канале резцедержателя и придании зажимной втулке определенной геометрической формы, обеспечивающей ее свободный заход в канал резцедержателя.

Поставленная задача решена за счет того, что в инструменте для разрушения минеральных и искусственных материалов защитный элемент смещен по продольной оси симметрии устройства относительно обращенного к рабочей головке торца зажимной втулки на расстояние не менее 0,60 и не более 0,85 от длины зажимной втулки по той же оси, при этом диаметр посадочной поверхности превышает диаметр концевой части. Такое техническое решение обеспечивает придание конусообразной формы вставляемому в резцедержатель концу устройства, что обеспечивает снижение трудоемкости монтажа в эксплуатационных условиях, при одновременном снижении величины деформации зажимной втулки защитным элементом, за счет чего повышается надежность как деталей устройства, так и крепления державки в резцедержателе.

Кроме того, защитный элемент выполнен в виде шайбы плоской формы. При таком варианте конструктивного выполнения защитного элемента снижается абразивный износ узлов устройства при его работе, что улучшает условия вращения державки в канале резцедержателя.

Кроме того, шайба выполнена с осевым кольцевым выступом для размещения в соответствующей кольцевой проточке на резцедержателе, что позволяет обеспечить лучшее центрирование державки относительно зажимной втулки и гнезда резцедержателя и, следовательно, улучшить условия вращения державки.

Кроме того, защитный элемент выполнен в виде шайбы, имеющей в поперечном сечении П-образную форму. При таком варианте конструктивного выполнения защитного элемента обеспечивается дополнительная защита резцедержателя и деталей устройства от продуктов разрушения.

Кроме того, шайба выполнена с осевым кольцевым выступом для размещения в соответствующей кольцевой проточке на резцедержателе, что позволяет обеспечить лучшее центрирование державки относительно зажимной втулки и гнезда резцедержателя и, следовательно, улучшить условия вращения державки.

Кроме того, защитный элемент выполнен в виде шайбы тарельчатой формы. При таком варианте конструктивного выполнения защитного элемента обеспечивается снижение динамических нагрузок на детали устройства, что приводит к увеличению эксплуатационной надежности устройства.

Кроме того, шайба выполнена с осевым кольцевым выступом для размещения в соответствующей кольцевой проточке на резцедержателе, что позволяет обеспечить лучшее центрирование державки относительно зажимной втулки и гнезда резцедержателя и, следовательно, улучшить условия вращения державки.

Кроме того, длина зажимной втулки по продольной оси симметрии устройства превышает суммарную длину проточки для размещения зажимной втулки и концевой части по той же оси, что обеспечивает дополнительное снижение трудоемкости монтажа устройства в резцедержателе при одновременном снижении износа гнезда резцедержателя.

Кроме того, стопорный элемент выполнен в виде, по меньшей мере, одного выступа, который расположен на внутренней поверхности зажимной втулки, при этом державка выполнена с кольцевой выемкой для размещения выступа на зажимной втулке. При таком варианте конструктивного выполнения повышается надежность соединения державки с зажимной втулкой.

Кроме того, стопорный элемент выполнен в виде трех выступов, которые расположены равномерно по окружности, центр которой лежит на продольной оси симметрии устройства, что обеспечивает улучшение условий вращения державки относительно резцедержателя за счет центрирования державки относительно зажимной втулки.

Кроме того, выступ на зажимной втулке выполнен в виде фигурного язычка, что позволяет снизить трудоемкость изготовления устройства.

Кроме того, длина зажимной втулки по продольной оси симметрии устройства менее длины проточки для размещения зажимной втулки по той же оси, что обеспечивает дополнительное снижение трудоемкости монтажа устройства в резцедержателе.

Кроме того, стопорный элемент выполнен в виде торцевой поверхности зажимной втулки, что позволяет несколько упростить конструкцию.

Кроме того, по меньшей мере один участок каждой торцевой поверхности, образующей разрез зажимной втулки, расположен параллельно продольной оси симметрии устройства. Такой вариант конструктивного выполнения устройства позволяет улучшить выход продуктов разрушения из кольцевого канала, образованного внутренней поверхностью зажимной втулкой и наружной поверхностью державки, что улучшает условия вращения державки относительно резцедержателя.

Кроме того, по меньшей мере один участок каждой торцевой поверхности, образующей разрез зажимной втулки, расположен под углом к плоскости, проходящей через продольную ось симметрии устройства, что позволяет дополнительно улучшить выход продуктов разрушения из кольцевого канала, образованного внутренней поверхностью зажимной втулкой и наружной поверхностью державки и, следовательно, улучшить условия вращения державки относительно резцедержателя.

Кроме того, углы наклона противолежащих торцевых поверхностей, образующих разрез зажимной втулки, равны, что позволяет несколько снизить трудоемкость изготовления устройства.

Кроме того, каждая торцевая поверхность, образующая разрез зажимной втулки, имеет форму винтовой поверхности. Такой вариант конструктивного выполнения устройства позволяет улучшить выход продуктов разрушения из кольцевого канала, образованного внутренней поверхностью зажимной втулкой и наружной поверхностью державки, что улучшает условия вращения державки относительно резцедержателя.

Кроме того, вставка включает головную часть, основание и расположенную между головной частью и основанием промежуточную часть, которая образована телом вращения с наружной боковой поверхностью вогнутой формы, при этом головная часть образована телом вращения с наружной боковой поверхностью выпуклой формы, а боковая поверхность головной части вставки плавно сопряжена с боковой поверхностью ее промежуточной части. При таком варианте конструктивного выполнения вставки дополнительно улучшаются условия вращения державки в резцедержателе и одновременно поддерживается стабильность уровня нагрузок на детали устройства за весь период эксплуатации последнего, что позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства.

Кроме того, длина промежуточной части вставки по продольной оси устройства не превышает длины головной части вставки по той же оси.

Кроме того, длина головной части вставки по продольной оси устройства не превышает длины промежуточной части вставки по той же оси.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен инструмент для разрушения минеральных и искусственных материалов; на фиг.2 - то же (один из вариантов конструктивного выполнения); на фиг.3 - то же (один из вариантов конструктивного выполнения); на фиг. 4 - рабочая головка н державка; на фиг.5 - то же (один из вариантов конструктивного выполнения); на фиг.6 - зажимная втулка; на фиг.7 - то же (один из вариантов конструктивного выполнения); на фиг.8 - вид по стрелке А на фиг.6; на фиг.9 - защитный элемент; на фиг.10 - вставка; на фиг.11 - резцовый блок; на фиг.12 - то же (один из вариантов конструктивного выполнения).

Устройство для разрушения минеральных и искусственных материалов содержит рабочую головку 1, которая может иметь любую геометрическую форму, предпочтительно форму тела вращения. На торце рабочей головки 1 закреплена вставка 2 из твердосплавного материала. Вставка 2 предпочтительно имеет форму тела вращения и может быть закреплена на рабочей головке 1 с помощью любого известного неразъемного или разъемного соединения, предпочтительно, с помощью пайки.

Державка 3 имеет форму тела вращения и может быть выполнена заодно с рабочей головкой 1 или соединена с последней с помощью разъемного или неразъемного соединения. Державка 3 выполнена с проточкой 4 для размещения зажимной втулки 5. На державке 3 расположена кольцевая посадочная поверхность 6 для установки защитного элемента 7 в его рабочем положении и концевая часть 8. Зажимная втулка 5 имеет цилиндрическую форму и выполнена разрезной из упругого материала, например из стали. Зажимная втулка 5 выполнена со стопорным элементом 9, который предназначен для фиксации державки 3 относительно зажимной втулки 5. На зажимной втулке 5 установлен с возможностью осевого перемещения защитный элемент 7 со сквозным осевым отверстием 10 (фиг.9).

Защитный элемент 7 предназначен для уменьшения износа обращенных друг к другу поверхностей соответственно державки 3 и резцедержателя 11 (фиг.11 и 12), а также для предотвращения попадания продуктов разрушения (штыба) в кольцевой канал 12, образованный внутренней поверхностью зажимной втулки 5 и боковой поверхностью державки 3.

Диаметр D сквозного осевого отверстия 10 в защитном элементе 7 превышает диаметр d посадочной поверхности 6 на державке 3, то есть выполняется условие: D>d. Защитный элемент 7 смещен по продольной оси 13 симметрии устройства относительно обращенного к рабочей головке 1 торца 14 зажимной втулки 5 на расстояние К не менее 0,6 и не более 0,85 от длины М зажимной втулки 5 по той же оси 13, то есть выполняется условие: 0,60 М < К < 0,85 М. При этом в качестве базовой точки 15 до которой определяется величина расстояния К смещения защитного элемента 7, принимается точка начала контакта защитного элемента 7 с зажимной втулкой 5 со стороны рабочей головки 1.

Указанные выше значения диапазона геометрических соотношений между деталями устройства получены эмпирическим путем. При этом следует отметить, что при выходе геометрических соотношений за верхний предел указанного диапазона может произойти самопроизвольное соскальзывание защитного элемента 7 с зажимной втулки 5 при транспортировке устройства или при его монтаже в резцедержателе 11, а при выходе геометрических соотношений за нижний предел указанного диапазона зажимная втулка 5 не принимает конической формы, являющейся оптимальной для монтажа устройства в резцедержателе 11.

Диаметр d посадочной поверхности 6 державки 3 превышает диаметр С концевой части 8 державки 3, т.е. выполняется условие: С

Защитный элемент 7 может иметь любую геометрическую форму, преимущественно форму тела вращения, и дополнительно обеспечивает деформацию зажимной втулки 5, обеспечивающую придание последней заданной геометрической формы при установке устройства в резцедержатель. Наиболее целесообразным является такой вариант конструктивного выполнения защитного элемента 7, при котором он выполнен в виде шайбы плоской формы (фиг.2), то есть торцевые поверхности шайбы представляют собой плоскости. При таком варианте конструктивного выполнения защитного элемента 7 предпочтительно, чтобы он был выполнен с осевым кольцевым выступом 16 (фиг.3 и 11) для размещения в соответствующей кольцевой проточке 17, выполненной на резцедержателе 11. Осевой кольцевой выступ 16 и соответствующая кольцевая проточка 17 могут иметь любую геометрическую форму.

Защитный элемент 7 может быть выполнен в виде шайбы, имеющей в поперечном сечении П-образную форму (фиг.12). В этом случае наиболее целесообразно, чтобы шайба, имеющая в поперечном сечении П-образную форму, была выполнена с кольцевым осевым выступом 16 для размещения в соответствующей кольцевой проточке 17 на резцедержателе 11.

Защитный элемент 7 может быть выполнен в виде шайбы тарельчатой формы (фиг. 9). В этом случае наиболее целесообразно, чтобы шайба, имеющая тарельчатую форму, была выполнена с кольцевым осевым выступом 16 для размещения в соответствующей кольцевой проточке 17 на резцедержателе 11.

По одному из вариантов конструктивного выполнения устройства длина М зажимной втулки 5 но продольной оси 13 симметрии устройства превышает суммарную длину L проточки 4 для размещения зажимной втулки 5 и длину S концевой части 8 державки 3 по той же оси 13, т.е. выполняется условие: М>L+S. Указанное соотношение геометрических параметров деталей устройства определяет, что конец зажимной втулки 5 выступает за торец державки 3 (фиг.1, 2 и 11). При таком варианте конструктивного выполнения зажимной втулки 5 ее стопорный элемент 9 может быть выполнен в виде, по меньшей мере, одного выступа, который расположен на внутренней поверхности зажимной втулки 5, а державка 3 в этом случае выполнена с кольцевой выемкой 18 для размещения выступа, образующего стопорный элемент 9 на зажимной втулке 5 (фиг.1, 2, 4 и 11).

Указанный выступ, образующий стопорный элемент 9 на зажимной втулке 5, может быть выполнен в виде отдельной детали, которая закреплена на зажимной втулке 5 с помощью разъемного или неразъемного соединения, или образован путем выдавливания участка зажимной втулки 5 внутрь, то есть может быть выполнен заодно целое с зажимной втулкой 5.

Наиболее целесообразным является выполнение стопорного элемента 9 в виде трех выступов (фиг. 6 и 8), которые расположены равномерно по окружности, центр которой лежит на продольной оси 13 симметрии устройства. Образующий стопорный элемент 9 выступ на зажимной втулке 5 может быть выполнен в виде фигурного язычка (фиг. 6). Фигурный язычок может быть получен путем выполнения на боковой поверхности зажимной втулки 5 П-образной сквозной щели. Затем участок зажимной втулки 5, который ограничен указанной П-образной сквозной щелью, отгибают во внутреннюю полость зажимной втулки 5.

По другому варианту конструктивного выполнения устройства длина М зажимной втулки 5 по продольной оси 13 симметрии устройства может быть менее длины L проточки 4 для размещения зажимной втулки 5 по той же оси 13 (фиг.3 и 12), то есть выполняется условие: М

Разрезная зажимная втулка 5 имеет торцевые поверхности 20 и 21, которые образуют разрез зажимной втулки 5, выполняющий функции дополнительного канала 22 для прохода продуктов разрушения (штыба). Конфигурация дополнительного канала 22 для прохода продуктов разрушения может быть любой. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, один участок каждой торцевой поверхности 20 и 21, образующей разрез зажимной втулки, был расположен параллельно продольной оси 13 симметрии устройства. Так на фиг.1 и 3 изображена зажимная втулка 5, торцевые поверхности 20 и 21 которой расположены параллельно продольной оси 13 симметрии устройства. Один из вариантов конструктивного выполнения зажимной втулки 5 предусматривает, что, по меньшей мере, один участок каждой торцевой поверхности 20 и 21, образующей разрез зажимной втулки 5, был бы расположен под углом к плоскости, проходящей через продольную ось 13 симметрии устройства (фиг.2 и 6). При этом углы наклона противолежащих торцевых поверхностей 20 и 21, образующих разрез зажимной втулки 5, могут быть равны. По другому варианту конструктивного выполнения зажимной втулки каждая торцевая поверхность 20 и 21, образующая разрез зажимной втулки 5, может иметь форму винтовой поверхности (фиг.7).

Вставка 2 из твердосплавного материала может содержать головную часть 23, основание 24 и расположенную между головной частью 23 и основанием 24 промежуточную часть 25 (фиг.10). Промежуточная часть 25 вставки 2 образована телом вращения с наружной боковой поверхностью вогнутой, формы. При этом головная часть 23 вставки образована телом вращения с наружной боковой поверхностью выпуклой формы. Боковая поверхность головной части 23 вставки 2 плавно сопряжена с боковой поверхностью ее промежуточной части 25. По одному из вариантов конструктивного выполнения устройства длина Е промежуточной части 25 вставки 2 по продольной оси 13 симметрии устройства должна не превышать длины F головной части 23 вставки 2 по той же оси 13, то есть выполняется условие: Е

Устройство для разрушения минеральных и искусственных материалов работает следующим образом.

Сначала осуществляют монтаж устройства в резцедержателе 11, который закреплен на рабочем органе(на чертежах не изображен). Дня этого зажимную втулку 5 устанавливают на державке 3, размещая ее в кольцевой проточке 4. Затем зажимную втулку 5 сжимают до диаметра меньшего, чем диаметр D защитного элемента 7, и надевают на нее защитный элемент 7, располагая его на определенном расстоянии К от обращенного к рабочей головке 1 торца 14 зажимной втулки 5. После того как защитный элемент 7 займет указанное положение, зажимную втулку 5 освобождают и она под действием сил упругости расширяется. Защитный элемент 7 препятствует дальнейшему расширению зажимной втулки 5, и она за счет приложения смещенного от ее центра усилия, созданного защитным элементом 7, принимает форму усеченного конуса, вершина которого ориентирована в сторону концевой части 8 державки 3. При этом защитный элемент 7 удерживает зажимную втулку 5 в сжатом состоянии, обеспечивая при монтаже устройства заданную форму зажимной втулки 5.

Далее устройство вставляют в гнездо резцедержателя 11 до взаимодействия защитного элемента 7 с торцом резцедержателя 11. При этом следует отметить, что придание зажимной втулке 5 формы усеченного конуса обеспечивает беспрепятственный ее заход в гнездо резцедержателя 11. Затем к рабочей головке 1 прилагают осевое усилие, под действием которого защитный элемент 7, упираясь в торец резцедержателя 11, перемещается в осевом направлении по зажимной втулке 5 по направлению к рабочей головке 1, а державка 3 вместе с зажимной втулкой 5 погружается в гнездо резцедержателя 11.

Указанное погружение будет продолжаться до тех пор, пока защитный элемент 7 полностью не переместится на посадочную поверхность 6. Когда защитный элемент 7 займет свое рабочее положение на посадочной поверхности 6 державки 3, он освободит зажимную втулку 5, которая под действием сил упругости расширится и прижмется к стенкам канала в резцедержателе 11. Таким образом, зажимная втулка 5 окажется зафиксированной относительно резцедержателя 11. Осевому перемещению державки 3 относительно зажимной втулки 5 по одному из вариантов конструктивного выполнения устройства (фиг.1, 2 и 11) препятствует стопорный элемент 9 в виде по меньшей мере одного выступа, который после монтажа устройства оказывается размещенным в кольцевой выемке 18 на державке 3. По другому варианту конструктивного выполнения устройства (фиг.3 и 12) осевому перемещению державки 3 относительно зажимной втулки 5 препятствует стопорный элемент 9 в виде торцевой поверхности 19 зажимной втулки 5, которая после монтажа устройства взаимодействует с концевой частью 8 державки 3.

При движении рабочего органа, на котором закреплен с помощью разъемного или неразъемного соединения резцедержатель 11, во взаимодействие с разрушаемым материалом вступает рабочая головка 1 устройства с вставкой 2 из твердосплавного материала. В результате воздействия внешних сил, возникающих в процессе взаимодействия рабочей головки 1 и вставки 2 с разрушаемым материалом, державка 3 поворачивается вокруг продольной оси 13 симметрии устройства в резцедержателе 11, обеспечивая тем самым равномерный износ взаимодействующих с разрушаемым материалом деталей устройства. Защитный элемент 7 предохраняет от взаимодействия с разрушаемым материалом резцедержатель 11, способствует лучшему вращению устройства в резцедержателе и снижает износ рабочей головки 1 и резцедержателя 11.

После износа вставки 2 или рабочей головки 1, или их поломки осуществляют замену вышедшего из строя устройства на новое, установку которого осуществляют описанным выше образом. Следует отметить, что при длительном хранении на складе устройства возможно появление остаточной деформации зажимной втулки 5, т.е. зажимная втулка 5, принимающая под действием защитного элемента 7 форму усеченного конуса, частично сохраняет эту форму и после размещения устройства в резцедержателе 11. Даже в этом случае надежность крепления устройства в резцедержателе сохранится, поскольку обращенный к рабочей головке 1 наиболее нагруженный конец зажимной втулки 5 остается практически не деформированным при хранении.

Реферат

Изобретение относится к горному делу и строительству. Инструмент для разрушения минеральных и искусственных материалов содержит рабочую головку с твердосплавной вставкой, державку, разрезную зажимную втулку со стопорным элементом и защитный элемент. Державка имеет форму тела вращения и выполнена с проточкой для размещения зажимной втулки, с кольцевой посадочной поверхностью для установки защитного элемента в его рабочем положении и с концевой частью. Защитный элемент установлен на зажимной втулке с возможностью осевого перемещения, имеет сквозное осевое отверстие, диаметр которого превышает диаметр посадочной поверхности и смещен по продольной оси симметрии устройства относительно обращенного к рабочей головке торца зажимной втулки на расстояние не менее 0,60 и не более 0,85 от длины зажимной втулки по той же оси. Диаметр посадочной поверхности державки превышает диаметр ее концевой части. Повышается надежность работы устройства. 19 з.п.ф-лы, 12 ил.

Формула